EP4127500A1 - Movable double coupling for offset-compensating connecting of two shafts - Google Patents

Movable double coupling for offset-compensating connecting of two shafts

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EP4127500A1
EP4127500A1 EP21711836.3A EP21711836A EP4127500A1 EP 4127500 A1 EP4127500 A1 EP 4127500A1 EP 21711836 A EP21711836 A EP 21711836A EP 4127500 A1 EP4127500 A1 EP 4127500A1
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EP
European Patent Office
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compensating
force application
middle piece
coupling
rib
Prior art date
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Application number
EP21711836.3A
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German (de)
French (fr)
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EP4127500B1 (en
Inventor
Mario Kettlitz
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4127500A1 publication Critical patent/EP4127500A1/en
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Publication of EP4127500B1 publication Critical patent/EP4127500B1/en
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/60—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising pushing or pulling links attached to both parts
    • F16D3/62—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising pushing or pulling links attached to both parts the links or their attachments being elastic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/78—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts

Definitions

  • the present invention relates to a compensating coupling to compensate for misalignments when connecting two shafts, in particular for use in a drive train of a rail vehicle.
  • non-shiftable compensating clutches are arranged between a drive shaft of an electrical drive motor and a transmission input shaft of a final drive to transmit the drive torque of the drive motor to the final drive.
  • This arrangement is called drive-side insert.
  • the drive motor is usually suspended from a spring-loaded bogie of the rail vehicle, while the final drive is designed as an axle-mounted gear and is supported directly on an unsprung axle shaft, the axle.
  • On the basis of this partially sprung arrangement of the drive motor and gear set he give relative movements of the sprung electric motor with respect to the un-sprung gear set.
  • the resulting misalignments between the drive shaft and the transmission input shaft in ferry operation can be compensated for by the equalizing clutch.
  • there is very little installation space between the drive motor and the gear set so that a compensating clutch should have the smallest possible dimensions and still ensure reliable transmission of high torques.
  • a double torsion coupling for connecting two shafts in an offset-equal manner for use on the drive side in a rail vehicle.
  • This double torsion coupling comprises a first and a second torsion coupling and an intermediate piece which connects the first and the second torsion coupling to one another.
  • Each of the two torsion couplings comprises a connecting flange for connection to one of the shafts to be connected, as well as an elastic connecting element connected to the connecting flange.
  • the two elastic connecting elements are in turn connected to the inter mediate piece.
  • the intermediate piece consists of a first and a second part, which are detachably connected to one another.
  • the object of the present invention is to create a compensating coupling for connecting two shafts in a way that compensates for misalignments, which is further improved in particular with a view to a material-saving structure and reliable transmission of high torques over a long service life.
  • a compensating coupling is proposed with a first connection flange for connec tion with a drive shaft and with a second connection flange for connec tion with a driven shaft. Furthermore, at least one first elastic compensating element is provided which is connected to the first connecting flange and a second elastic compensating element which is connected to the second connecting flange. Furthermore, the compensating coupling comprises a center piece which is arranged between the first and the second elastic compensating element and is connected to these two.
  • the middle piece consists of at least a first middle piece element and a second middle piece element, which are separably connected to one another.
  • a plurality of force application points for connec tion with the respectively associated elastic compensating element are arranged.
  • the force application points are arranged at a radial distance from an axis of rotation of each center piece element in order to be able to transmit a torque.
  • the force application points can be arranged evenly distributed over the circumference of each Mittelstü ckelement.
  • the force application points are not necessarily points in the geometric sense, but points on the center piece element, where connecting elements are attached that connect the center piece element to the other components.
  • the force application point can be a through hole or a threaded hole in the center piece element, in which a screw for connection to the elastic compensating element can be fastened.
  • a rib with a height extending in the axial direction is arranged between each two adjacent force application points.
  • the ribs between the force application points of the center piece elements lie, so to speak, in one direction of force and increase the rigidity of the individual center piece elements.
  • the assembled centerpiece increases in rigidity.
  • the maximum drive power that can be carried or the maximum transferable torque of the compensating clutch can be increased with minimal use of material.
  • a rib is understood to be a reinforcing formation that extends along a direction of force. The ribs can be produced in one piece with the remainder of the associated center piece element, for example in a casting process.
  • the ribs of the first middle piece element and the second middle piece element are designed so that they have free spaces on their side facing the respectively assigned elastic compensating element, which are required during operation for movements of the middle piece which are caused by the offset equalization.
  • the ribs can fill the installation space that is not required for the freedom of movement of the compensating coupling and increase the stability and the torque capacity of the compensating coupling.
  • the rib runs in a straight line from a force application point in the direction of the adjacent force application point.
  • the two middle piece elements and the assembled middle piece can also have a polygonal basic shape. This results in a particularly light and mate rial-saving design with a relatively high transmittable torque.
  • One of the aforementioned force application points is arranged in the corner areas of each polygonal center piece element.
  • the height of the rib changes from one force application point to an adjacent further force application point.
  • the height of the rib decreases from one force application point to the adjacent force application point, while the height of an adjacent rib from the adjacent force application point to a further force application point increases again.
  • the ribs can fill the installation space that is not required for the freedom of movement of the compensating coupling. This has to follow the background.
  • the center piece performs a tumbling motion during operation because of the offsets to be compensated between the shafts to be connected while the elastic compensating elements deform accordingly. If the ribs had a constant height between the force application points, the wobbling motion would cause component collisions at certain points. Such component collisions would occur in particular between the ribs and flange screw connections with which the elastic compensating elements are attached to the respective associated th connecting flange.
  • the compensating coupling would not have the necessary freedom of movement.
  • the two middle piece elements are designed so that there are free spaces on their side facing the respectively assigned elastic compensating element, which are required for the free movement of the flange screw connections in a displaced state caused by the offset compensation.
  • the screw heads of the flange screw connections are at risk of collision.
  • each center piece element can each include through holes and threaded holes arranged alternately in the circumferential direction.
  • the through bores and the threaded bores each serve a screw connection with which the two middle piece elements are connected to one another and / or to an associated elastic compensating element.
  • a drive power or corresponding torques and forces can be transmitted from one of the elastic compensating elements to the middle piece and from the middle piece to the other elastic compensating element via these screw connections.
  • Each of the screw connections mentioned can include a screw that is inserted through the elastic compensating element and through the fürgangsboh tion of one center piece element and screwed into the threaded hole of the other center piece element.
  • the through and threaded bores or possibly form-fitting elements thus serve as Force application points of the middle piece and the individual middle piece elements.
  • Positive locking elements can be designed, for example, as interlocking pins and countersinks or recesses and projections.
  • Form-fit elements can transmit a substantial proportion of the torque during operation.
  • the screw connections then essentially serve to hold the construction together axially.
  • form-fit elements By rotating the two middle piece elements against each other, such form-fit elements can be brought into congruence and then pushed into one another so that they form a form-fit.
  • the form fit between the two middle piece elements enables a high transmittable torque.
  • the mentioned form fit can be designed so that it can be separated by axially pushing the two middle piece elements apart.
  • the elastic compensating elements are axially deformed when they are pushed apart axially.
  • the radial distance between all force application points and an axis of rotation of the center piece is preferably the same.
  • the directions given radially and axially in this document relate to the axis of rotation of the center piece, unless expressly stated otherwise.
  • the first middle piece element and the second middle piece element are designed such that, when the middle piece is assembled, one rib of the first and second middle piece element each lie in a common plane.
  • the two ribs lying in a common plane can thus jointly transmit an operating force or torque.
  • each individual rib can be designed to save material and be lighter. It can particularly preferably be provided that the sum of the heights of the two ribs lying in the common plane remains at least approximately constant between two adjacent force application points. This is achieved in particular in that, in the case of the two ribs lying in the common plane, the height of one rib decreases in one direction to the same extent as the height of the other rib increases in the same direction.
  • the first middle piece element and the second middle piece element can be designed identically. This design facilitates production through higher quantities and reduces production and storage costs.
  • the center piece elements can be manufactured as cast parts, for example.
  • the two elastic compensating elements can be designed as flexible disks. Such joint disks are also called hardy disks.
  • the elastic's compensating elements can advantageously each be designed as a thread-reinforced Elasto merrange.
  • each elastic compensating element can also consist of individual elastic, thread-reinforced straps that are put together to form a composite strap.
  • thread packages can be embedded in an elastomer body, the thread packages absorbing the majority of the load during torque transmission.
  • the elastomer body can hold the thread packages together or hold them in a desired position and protect them from external influences.
  • thread-reinforced compensating elements with an elastomer body have the advantage that they dampen shocks, especially torque shocks, as well as vibrations in the drive train.
  • the connecting flanges can each have a hub area which is suitable for a non-rotatable connection to the drive shaft or to the driven shaft.
  • the hub area can, for example, have an internal toothing for a form-fitting connection or a machined cylindrical surface for a press connection with the shaft to be connected.
  • several fastening sections can extend in the radial direction.
  • several fastening arms evenly distributed over the circumference can extend outwardly from the hub area ra dial. In the radially outer region of the fastening arms, these can be connected to the associated elastic element by means of the fastening means.
  • the hub areas of the two connecting flanges can advantageously be arranged radially within the elastic connecting elements, which results in a short design of the compensating coupling in the axial direction.
  • Fig. 1 shows a compensating coupling according to the invention in a (an view
  • FIG. 2 shows the center piece of the compensating coupling from FIG. 1 in a perspective view.
  • the compensating coupling 1 shown in Fig. 1 is hen vorgese for offset-compensating connection of two shafts in a drive train of a rail vehicle.
  • the compensating clutch 1 is intended to transmit the drive torque of the drive motor to a wheel set of a rail vehicle and at the same time compensate for displacements.
  • Displacements can compensate for axial, radial and angular misalignments between a drive shaft and a driven shaft.
  • the drive shaft corresponds to the motor shaft of the drive motor and the driven shaft corresponds to the transmission input shaft of a gear change transmission.
  • the offsets can, at least in part, already be present at a standstill. However, significant proportions of the offsets arise in ferry operation, for example due to vibrations in the drive train of the rail vehicle.
  • the compensating coupling 1 comprises a first connecting flange 2 for connection to the drive shaft and a first elastic compensating element 3 which is connected to the first connecting flange 2 by means of flange screw connections 12.
  • the compensating coupling 1 also includes a second connecting flange 4 for Connection to a driven shaft and a second elastic compensation element 5, which is connected to the second connecting flange 4 by means of further flange screw connections 12.
  • Each of the two elastic compensating elements 3 and 5 is designed as a thread-reinforced elastomer disc.
  • a center piece 6 is arranged between the first elastic compensating element 3 and the second elastic compensating element 5.
  • the middle piece 6 is made in two parts. It comprises a first middle piece element 7 and a second middle piece element 8.
  • the two middle piece elements 7 and 8 are connected to one another by means of middle piece screw connections 13.
  • the center piece screw connections 13 each include a screw that extends through the respective elastic compensating element 3 or 5 and through a through hole 14 in a center piece element 8, 7 and is screwed into a threaded hole 15 of the other center piece element 7, 8. In this way, the center piece screw connections 13 hold the two center pieces 7 and 8 together and at the same time connect them to the elastic compensating elements 3 and 5.
  • Each flange screw 12 is an associated Mittel Wegverschrau environment 13 opposite in the axial direction.
  • the axial direction relates to the direction of the axis of rotation 10.
  • the axis of rotation 10 corresponds at least approximately to the axis of rotation of the center piece 6 and the entire compensating coupling 1 during operation. Due to the initially described offsets between the drive shaft and the driven shaft, however, the center piece 6 will perform a tumbling movement during operation, so that not all components of the compensating coupling 1 rotate exactly about the axis of rotation 10. With the described wobbling movement of the middle piece 6 with the middle piece screw connections 13 move, while the elastic compensating elements 3 and 5 deform accordingly.
  • the middle piece 6 composed of the first middle piece element 7 and the second middle piece element 8 is shown separately in FIG.
  • a plurality of force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f are arranged on the first and second middle piece elements 7 and 8 for connection to the respectively assigned elastic element 3, 5.
  • the force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f are each shown only on the first center piece element 7 in FIGS. 1 and 2. Since the two middle piece elements 7 and 8 are identical in this example, the same force application points also exist on the second middle piece element 8.
  • the force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f are all with the same radial distance from the axis of rotation 10 of each center piece element 7, 8 is arranged. In the axial direction of view, the force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f thus all lie on a common circular line.
  • a rib 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 with a height extending in the axial direction is arranged between two adjacent force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f.
  • the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 ver all run in a straight line from a force application point 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f in the direction of an adjacent force application point.
  • 21, 22 changes from a force application point 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f to the respectively adjacent force application point 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f.
  • the through bores 14 and the threaded bores 15 are arranged alternately in the circumferential direction.
  • Each of the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 has its maximum height at the respectively assigned first force application point 9a, 9c, 9e, i.e. at the through hole 14, and at the respectively assigned second force application point 9b, 9d, 9f, the threaded hole, its minimum height.
  • the height of a rib 17 decreases from a force application point 9a to the force application point 9b adjacent in the circumferential direction, while the height of an adjacent rib 18 increases again from the adjacent force application point 9b to the next force application point 9c in the circumferential direction.
  • This arrangement and this height profile of the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 result in free spaces 11 in the area of the flange screw connections 12. These free spaces 11 are required to enable the center piece 6 to perform the wobbling movements described above without causing component collisions.
  • the two Mittel congressele elements 7 and 8 are designed so that they have free spaces 11 on their respective associated elastic compensating element 3 or 5 side, which are required for the free movement of the screw heads of the flange screw connections 12.
  • the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 fill the installation space that is not required for the freedom of movement of the compensating coupling 1 and thus increase the stability and the torque capacity of the compensating coupling 1.
  • the first middle piece element 7 and the second middle piece element 8 are executed and assembled in such a way that in the assembled middle piece 6 a rib 17 of the first middle piece element 7 and a rib 22 of the second middle piece element 8 lie in a common plane.
  • the sum of the heights of the two ribs 17, 22 lying in the common plane between two adjacent force application points 9c and 9d remains constant.
  • the total height of the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 of the first and second Mittelstü ckelement 7, 8 between all force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f and over the entire circumference of the Center piece 6 of the same size.
  • a high maximum torque can be transmitted.
  • the through bores 14 have form-fitting elements 23 in the form of Senkun gene at the end of the bore.
  • the form-fitting elements 23 can be used to carry the major portion of the torque over during operation. Similar form-fit elements can also be arranged between the two middle piece elements in order to ensure a high transmittable torque.
  • Middle piece first middle piece element second middle piece element a - 9f force application points 0 rotation axis 1 free space 2 flange screw connection 3 center piece screw connection 4 through hole 5 threaded hole 6 rib 7 rib 8 rib 9 rib 0 rib 1 rib 2 rib 3 form-fitting element

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Abstract

The invention relates to a compensating coupling (1) for offset-compensating coupling of two shafts. The compensating coupling (1) comprises a first connecting flange (2) for connecting to a drive shaft, and a first elastic compensating element (3) which is connected to the first connecting flange (2). Furthermore, the compensating coupling (1) comprises a second connecting flange (4) for connecting to a driven shaft, and a second elastic compensating element (5) which is connected to the second connecting flange (4). Furthermore, the compensating coupling (1) comprises a center piece (6) which is arranged between the first and the second elastic compensating element (3, 5) and comprises a first center piece element (7) and a second center piece element (8) which are separably connected to one another. A plurality of force engagement points (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) is arranged on both the first center piece element (7) and on the second center piece element (8) for connecting to the elastic compensating element (3, 5) associated therewith in each case. A rib (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) having an elevation extending in the axial direction is arranged between each two adjacent force engagement points (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f).

Description

BEWEGLICHE DOPPELKUPPLUNG ZUM VERSATZAUSGLEICHENDEN VERBINDEN ZWEIER WELLEN MOVABLE DOUBLE COUPLING TO CONNECT TWO SHAFTS TO COMPENSATE FOR OFFSETS
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichskupplung zum versatzausgleichen den Verbinden zweier Wellen, insbesondere für den Einsatz in einem Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs. The present invention relates to a compensating coupling to compensate for misalignments when connecting two shafts, in particular for use in a drive train of a rail vehicle.
Insbesondere in teilabgefederten Antriebssträngen von Schienenfahrzeugen werden nichtschaltbare Ausgleichskupplungen zwischen einer Antriebswelle eines elektri schen Antriebsmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Radsatzgetriebes an geordnet, um das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors auf das Radsatzgetriebe zu übertragen. Diese Anordnung wird antriebsseitiger Einsatz genannt. Dabei ist der Antriebsmotor in der Regel an einem gefederten Drehgestell des Schienenfahrzeugs aufgehängt, während das Radsatzgetriebe als achsreitendes Getriebe ausgeführt ist und sich direkt auf einer ungefederten Achswelle, der Radsatzwelle, abstützt. Auf grund dieser teilabgefederten Anordnung von Antriebsmotor und Radsatzgetriebe er geben sich Relativbewegungen des gefederten Elektromotors gegenüber dem unge federten Radsatzgetriebe. Die dadurch verursachten Versätze zwischen der An triebswelle und der Getriebeeingangswelle im Fährbetrieb können durch die Aus gleichskupplung ausgeglichen werden. Zwischen dem Antriebsmotor und dem Rad satzgetriebe ist in der Regel sehr wenig Bauraum vorhanden, sodass eine Aus gleichskupplung möglichst geringe Abmessungen aufweisen und trotzdem eine zu verlässige Übertragung hoher Drehmomente gewährleisten soll. Particularly in partially sprung drive trains of rail vehicles, non-shiftable compensating clutches are arranged between a drive shaft of an electrical drive motor and a transmission input shaft of a final drive to transmit the drive torque of the drive motor to the final drive. This arrangement is called drive-side insert. The drive motor is usually suspended from a spring-loaded bogie of the rail vehicle, while the final drive is designed as an axle-mounted gear and is supported directly on an unsprung axle shaft, the axle. On the basis of this partially sprung arrangement of the drive motor and gear set he give relative movements of the sprung electric motor with respect to the un-sprung gear set. The resulting misalignments between the drive shaft and the transmission input shaft in ferry operation can be compensated for by the equalizing clutch. As a rule, there is very little installation space between the drive motor and the gear set, so that a compensating clutch should have the smallest possible dimensions and still ensure reliable transmission of high torques.
Aus der DE 10 2013 222 753 A1 ist eine Doppel-Torsionskupplung zum versatzaus gleichenden Verbinden zweier Wellen für den antriebsseitigen Einsatz in einem Schienenfahrzeug bekannt. Diese Doppel-Torsionskupplung umfasst eine erste und eine zweite Torsionskupplung sowie ein Zwischenstück, das die erste und die zweite Torsionskupplung miteinander verbindet. Jede der beiden Torsionskupplungen um fasst einen Verbindungsflansch zur Verbindung mit einer der zu verbindenden Wel len, sowie ein mit dem Verbindungsflansch verbundenes elastisches Verbindungsele ment. Die beiden elastischen Verbindungselemente sind wiederum mit dem Zwi schenstück verbunden. Das Zwischenstück besteht dabei aus einem ersten und ei nem zweiten Teilstück, die lösbar miteinander verbunden sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgleichskupplung zum ver satzausgleichenden Verbinden zweier Wellen zu schaffen, die insbesondere im Hin blick auf einen materialsparenden Aufbau und eine zuverlässige Übertragung hoher Drehmomente über eine lange Lebensdauer weiter verbessert ist. From DE 10 2013 222 753 A1 a double torsion coupling is known for connecting two shafts in an offset-equal manner for use on the drive side in a rail vehicle. This double torsion coupling comprises a first and a second torsion coupling and an intermediate piece which connects the first and the second torsion coupling to one another. Each of the two torsion couplings comprises a connecting flange for connection to one of the shafts to be connected, as well as an elastic connecting element connected to the connecting flange. The two elastic connecting elements are in turn connected to the inter mediate piece. The intermediate piece consists of a first and a second part, which are detachably connected to one another. The object of the present invention is to create a compensating coupling for connecting two shafts in a way that compensates for misalignments, which is further improved in particular with a view to a material-saving structure and reliable transmission of high torques over a long service life.
Diese Aufgabe wird durch eine Ausgleichskupplung mit den Merkmalen von An spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen an gegeben. This object is achieved by a compensating coupling with the features of claim 1. Advantageous designs are given in the dependent claims.
Es wird eine Ausgleichskupplung mit einem ersten Verbindungsflansch zur Verbin dung mit einer Antriebswelle und mit einem zweiten Verbindungsflansch zur Verbin dung mit einer getriebenen Welle vorgeschlagen. Ferner ist zumindest ein erstes elastisches Ausgleichselement vorgesehen, das mit dem ersten Verbindungsflansch verbunden ist und ein zweites elastisches Ausgleichselement, das mit dem zweiten Verbindungsflansch verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Ausgleichskupplung ein Mittelstück, welches zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Aus gleichselement angeordnet und mit diesen beiden verbunden ist. Dabei besteht das Mittelstück zumindest aus einem ersten Mittelstückelement und aus einem zweiten Mittelstückelement, die trennbar miteinander verbunden sind. An dem ersten und an dem zweiten Mittelstückelement sind jeweils mehrere Kraftangriffspunkte zur Verbin dung mit dem jeweils zugeordneten elastischen Ausgleichselement angeordnet. Die Kraftangriffspunkte sind mit einem radialen Abstand zu einer Rotationsachse jedes Mittelstückelements angeordnet, um ein Drehmoment übertragen zu können. Ferner können die Kraftangriffspunkte gleichmäßig verteilt über den Umfang jedes Mittelstü ckelements angeordnet sein. Die Kraftangriffspunkte sind nicht zwangsläufig Punkte im geometrischen Sinne, sondern Stellen an dem Mittelstückelement, an denen Ver bindungselemente befestigt sind, welche das Mittelstückelement mit den anderen Bauteilen verbinden. Beispielsweise kann der Kraftangriffspunkt eine Durchgangs bohrung oder eine Gewindebohrung in dem Mittelstückelement sein, in der eine Schraube zur Verbindung mit dem elastischen Ausgleichselement befestigbar ist. Jeweils zwischen zwei benachbarten Kraftangriffspunkten ist eine Rippe mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Höhe angeordnet. Die Rippen zwischen den Kraftangriffspunkten der Mittelstückelemente liegen sozusagen in einer Kraftrichtung und erhöhen die Steifigkeit der einzelnen Mittelstückelemente. Folglich erhöht sich die Steifigkeit des zusammengebauten Mittelstücks. Dadurch kann die maximal über tragbare Antriebsleistung bzw. das maximal übertragbare Drehmoment der Aus gleichskupplung bei minimalem Materialeinsatz erhöht werden. Unter einer Rippe wird eine verstärkende Ausformung verstanden, die sich entlang einer Kraftrichtung erstreckt. Die Rippen können beispielsweise in einem Gussverfahren einstückig mit dem Rest des zugeordneten Mittelstückelements hergestellt werden. A compensating coupling is proposed with a first connection flange for connec tion with a drive shaft and with a second connection flange for connec tion with a driven shaft. Furthermore, at least one first elastic compensating element is provided which is connected to the first connecting flange and a second elastic compensating element which is connected to the second connecting flange. Furthermore, the compensating coupling comprises a center piece which is arranged between the first and the second elastic compensating element and is connected to these two. The middle piece consists of at least a first middle piece element and a second middle piece element, which are separably connected to one another. On the first and on the second center piece element, a plurality of force application points for connec tion with the respectively associated elastic compensating element are arranged. The force application points are arranged at a radial distance from an axis of rotation of each center piece element in order to be able to transmit a torque. Furthermore, the force application points can be arranged evenly distributed over the circumference of each Mittelstü ckelement. The force application points are not necessarily points in the geometric sense, but points on the center piece element, where connecting elements are attached that connect the center piece element to the other components. For example, the force application point can be a through hole or a threaded hole in the center piece element, in which a screw for connection to the elastic compensating element can be fastened. A rib with a height extending in the axial direction is arranged between each two adjacent force application points. The ribs between the force application points of the center piece elements lie, so to speak, in one direction of force and increase the rigidity of the individual center piece elements. As a result, the assembled centerpiece increases in rigidity. As a result, the maximum drive power that can be carried or the maximum transferable torque of the compensating clutch can be increased with minimal use of material. A rib is understood to be a reinforcing formation that extends along a direction of force. The ribs can be produced in one piece with the remainder of the associated center piece element, for example in a casting process.
Vorzugsweise sind die Rippen des ersten Mittelstückelements und des zweiten Mit telstückelements so gestaltet, dass sie auf ihrer dem jeweils zugeordneten elasti schen Ausgleichselement zugewandten Seite Freiräume aufweisen, die im Betrieb für Bewegungen des Mittelstücks erforderlich sind, welche durch den Versatzaus gleich verursacht werden. Die Rippen können dagegen den Bauraum ausfüllen, der für die Freigängigkeit der Ausgleichskupplung nicht erforderlich ist, und erhöhen da mit die Stabilität und die Drehmomentbelastbarkeit der Ausgleichskupplung. Preferably, the ribs of the first middle piece element and the second middle piece element are designed so that they have free spaces on their side facing the respectively assigned elastic compensating element, which are required during operation for movements of the middle piece which are caused by the offset equalization. The ribs, on the other hand, can fill the installation space that is not required for the freedom of movement of the compensating coupling and increase the stability and the torque capacity of the compensating coupling.
Im Hinblick auf einen minimalen Materialeinsatz ist gemäß einer Ausführung vorge sehen, dass die Rippe geradlinig von einem Kraftangriffspunkt in Richtung des be nachbarten Kraftangriffspunkts verläuft. Dadurch ergibt sich eine zumindest annä hernd polygonförmige Anordnung der Rippen. Dementsprechend können auch die beiden Mittelstückelemente und das zusammengebaute Mittelstück eine polygonför mige Grundform aufweisen. Es ergibt sich dadurch eine besonders leichte und mate rialsparende Bauweise bei verhältnismäßig hohem übertragbarem Drehmoment. In den Eckbereichen jedes polygonförmigen Mittelstückelements ist jeweils einer der genannten Kraftangriffspunkte angeordnet. With a view to a minimal use of material, it is provided according to one embodiment that the rib runs in a straight line from a force application point in the direction of the adjacent force application point. This results in an at least approximately polygonal arrangement of the ribs. Accordingly, the two middle piece elements and the assembled middle piece can also have a polygonal basic shape. This results in a particularly light and mate rial-saving design with a relatively high transmittable torque. One of the aforementioned force application points is arranged in the corner areas of each polygonal center piece element.
Bei einer bevorzugten Ausführung verändert sich die Höhe der Rippe von einem Kraftangriffspunkt zu einem benachbarten weiteren Kraftangriffspunkt. Vorzugsweise nimmt dabei die Höhe der Rippe von einem Kraftangriffspunkt zu dem benachbarten Kraftangriffspunkt ab, während die Höhe von einer benachbarten Rippe von dem benachbarten Kraftangriffspunkt zu einem weiteren Kraftangriffspunkt wieder zu nimmt. Mit einer solchen Ausführung können die Rippen den Bauraum ausfüllen, der für die Freigängigkeit der Ausgleichskupplung nicht erforderlich ist. Dies hat folgen den Hintergrund. Das Mittelstück führt im Betrieb wegen der auszugleichenden Vers ätze zwischen den zu verbindenden Wellen eine Taumelbewegung aus während sich die elastischen Ausgleichselemente entsprechend verformen. Hätten die Rippen zwi schen den Kraftangriffspunkten nun eine gleichbleibende Höhe, so käme es an be stimmten Stellen durch die Taumelbewegung zu Bauteilkollisionen. Solche Bauteil kollisionen würden insbesondere zwischen den Rippen und Flanschverschraubungen auftreten, mit denen die elastischen Ausgleichselemente an dem jeweils zugeordne ten Verbindungsflansch befestigt sind. Die Ausgleichskupplung hätte nicht die erfor derliche Freigängigkeit. In a preferred embodiment, the height of the rib changes from one force application point to an adjacent further force application point. Preferably, the height of the rib decreases from one force application point to the adjacent force application point, while the height of an adjacent rib from the adjacent force application point to a further force application point increases again. With such a design, the ribs can fill the installation space that is not required for the freedom of movement of the compensating coupling. This has to follow the background. The center piece performs a tumbling motion during operation because of the offsets to be compensated between the shafts to be connected while the elastic compensating elements deform accordingly. If the ribs had a constant height between the force application points, the wobbling motion would cause component collisions at certain points. Such component collisions would occur in particular between the ribs and flange screw connections with which the elastic compensating elements are attached to the respective associated th connecting flange. The compensating coupling would not have the necessary freedom of movement.
Die beiden Mittelstückelemente sind also mit anderen Worten so gestaltet, dass sich auf ihrer dem jeweils zugeordneten elastischen Ausgleichselement zugewandten Seite Freiräume ergeben, die für den Freigang der Flanschverschraubungen in ei nem durch den Versatzausgleich verursachten verlagerten Zustand erforderlich sind. Insbesondere Sch rauben köpfe der Flanschverschraubungen sind hierbei kollisions gefährdet. In other words, the two middle piece elements are designed so that there are free spaces on their side facing the respectively assigned elastic compensating element, which are required for the free movement of the flange screw connections in a displaced state caused by the offset compensation. In particular, the screw heads of the flange screw connections are at risk of collision.
Die Kraftangriffspunkte jedes Mittelstückelements können jeweils in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnete Durchgangsbohrungen und Gewindebohrungen umfas sen. Die Durchgangsbohrungen und die Gewindebohrungen dienen dabei jeweils ei ner Verschraubung, mit der die beiden Mittelstückelemente miteinander und/oder mit jeweils einem zugeordneten elastischen Ausgleichselement verbunden sind. Über diese Verschraubungen kann eine Antriebsleistung bzw. entsprechende Drehmo mente und Kräfte von einem der elastischen Ausgleichselemente auf das Mittelstück und von dem Mittelstück auf das jeweils andere elastische Ausgleichselement über tragen werden. Jede der genannten Verschraubungen kann dazu eine Schraube um fassen, die durch das elastische Ausgleichselement und durch die Durchgangsboh rung des einen Mittelstückelements hindurchgesteckt und in der Gewindebohrung des anderen Mittelstückelements festgeschraubt ist. Die Durchgangs- und Gewinde bohrungen oder gegebenenfalls Formschlusselemente dienen somit als Kraftangriffspunkte des Mittelstücks und der einzelnen Mittelstückelemente. Form schlusselemente können beispielsweise als ineinander greifende Zapfen und Sen kungen oder Ausnehmungen und Vorsprünge ausgeführt sein. Formschlusselemente können im Betrieb einen wesentlichen Anteil des Drehmoments übertragen. Die Ver schraubungen dienen dann im Wesentlichen dem axialen Zusammenhalten der Bau teile. The force application points of each center piece element can each include through holes and threaded holes arranged alternately in the circumferential direction. The through bores and the threaded bores each serve a screw connection with which the two middle piece elements are connected to one another and / or to an associated elastic compensating element. A drive power or corresponding torques and forces can be transmitted from one of the elastic compensating elements to the middle piece and from the middle piece to the other elastic compensating element via these screw connections. Each of the screw connections mentioned can include a screw that is inserted through the elastic compensating element and through the Durchgangsboh tion of one center piece element and screwed into the threaded hole of the other center piece element. The through and threaded bores or possibly form-fitting elements thus serve as Force application points of the middle piece and the individual middle piece elements. Positive locking elements can be designed, for example, as interlocking pins and countersinks or recesses and projections. Form-fit elements can transmit a substantial proportion of the torque during operation. The screw connections then essentially serve to hold the construction together axially.
Durch Verdrehen der beiden Mittelstückelemente gegeneinander können solche Formschlusselemente zur Deckung gebracht und danach ineinandergeschoben wer den, sodass sie einen Formschluss bilden. Der Formschluss zwischen den beiden Mittelstückelementen ermöglicht ein hohes übertragbares Drehmoment. Der ge nannte Formschluss kann so ausgeführt sein, dass er durch axiales Auseinander schieben der beiden Mittelstückelemente trennbar ist. Bei dem axialen Auseinander schieben werden die elastischen Ausgleichselemente axial verformt. By rotating the two middle piece elements against each other, such form-fit elements can be brought into congruence and then pushed into one another so that they form a form-fit. The form fit between the two middle piece elements enables a high transmittable torque. The mentioned form fit can be designed so that it can be separated by axially pushing the two middle piece elements apart. The elastic compensating elements are axially deformed when they are pushed apart axially.
Um einen gleichmäßigen Lauf und möglichst gleichmäßige Belastung aller Bauteile der Ausgleichskupplung zu erreichen ist der radiale Abstand aller Kraftangriffspunkte zu einer Rotationsachse des Mittelstücks vorzugsweise gleich groß. Die Richtungs angaben radial und axial in dieser Schrift beziehen sich auf die Rotationsachse des Mittelstücks, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. In order to achieve uniform running and the most uniform possible loading of all components of the compensating coupling, the radial distance between all force application points and an axis of rotation of the center piece is preferably the same. The directions given radially and axially in this document relate to the axis of rotation of the center piece, unless expressly stated otherwise.
Gemäß einer Ausführung ist das erste Mittelstückelement und das zweite Mittelstü ckelement so ausgeführt, dass bei dem zusammengebauten Mittelstück jeweils eine Rippe des ersten und des zweiten Mittelstückelements in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die beiden in einer gemeinsamen Ebene liegenden Rippen können so eine Betriebskraft bzw. ein Drehmoment gemeinsam übertragen. Jede einzelne Rippe kann dadurch materialsparend und leichter ausgeführt sein. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Summe der Höhen der beiden in der gemeinsa men Ebene liegenden Rippen zwischen zwei benachbarten Kraftangriffspunkten zu mindest annähernd konstant bleibt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass bei den beiden in der gemeinsamen Ebene liegenden Rippen die Höhe der einen Rippe in einer Richtung im gleichen Maße abnimmt wie die Höhe der anderen Rippe in derselben Richtung zunimmt. Gemäß einer weiteren Ausführung können das erste Mittelstückelement und das zweite Mittelstückelement identisch ausgebildet sein. Diese Ausführung erleichtert die Herstellung durch höhere Stückzahlen und reduziert Produktions- und Lagerhal tungskosten. Die Mittelstückelemente können beispielsweise als Gussteile hergestellt werden. According to one embodiment, the first middle piece element and the second middle piece element are designed such that, when the middle piece is assembled, one rib of the first and second middle piece element each lie in a common plane. The two ribs lying in a common plane can thus jointly transmit an operating force or torque. As a result, each individual rib can be designed to save material and be lighter. It can particularly preferably be provided that the sum of the heights of the two ribs lying in the common plane remains at least approximately constant between two adjacent force application points. This is achieved in particular in that, in the case of the two ribs lying in the common plane, the height of one rib decreases in one direction to the same extent as the height of the other rib increases in the same direction. According to a further embodiment, the first middle piece element and the second middle piece element can be designed identically. This design facilitates production through higher quantities and reduces production and storage costs. The center piece elements can be manufactured as cast parts, for example.
Die beiden elastischen Ausgleichselemente können als Gelenkscheiben ausgeführt sein. Derartige Gelenkscheiben werden auch Hardyscheiben genannt. Die elasti schen Ausgleichselemente können vorteilhaft jeweils als eine fadenverstärkte Elasto merscheibe ausgeführt sein. Bei einer alternativen Ausführung kann jedes elastische Ausgleichselement auch aus einzelnen elastischen fadenverstärkten Laschen beste hen, die zu einem Laschenverbund zusammengesetzt sind. Bei den fadenverstärkten Elastomerscheiben bzw. Elastomerlaschen können Faden pakete in einem Elastomerkörper eingebettet sein, wobei die Fadenpakete den überwiegenden Teil der Last bei der Drehmomentübertragung aufnehmen. Der Elastomerkörper kann die Fadenpakete Zusammenhalten bzw. in einer gewünschten Position halten sowie vor äußeren Einflüssen schützen. Im Vergleich zu herkömmlichen elastischen Ausgleich selementen, beispielsweise Metalllaschen, haben fadenverstärkte Ausgleichsele mente mit einem Elastomerkörper den Vorteil, dass sie Stöße, insbesondere Dreh momentstöße, sowie Schwingungen im Antriebsstrang dämpfen. The two elastic compensating elements can be designed as flexible disks. Such joint disks are also called hardy disks. The elastic's compensating elements can advantageously each be designed as a thread-reinforced Elasto merscheibe. In an alternative embodiment, each elastic compensating element can also consist of individual elastic, thread-reinforced straps that are put together to form a composite strap. In the case of the thread-reinforced elastomer disks or elastomer tabs, thread packages can be embedded in an elastomer body, the thread packages absorbing the majority of the load during torque transmission. The elastomer body can hold the thread packages together or hold them in a desired position and protect them from external influences. Compared to conventional elastic compensating elements, such as metal straps, thread-reinforced compensating elements with an elastomer body have the advantage that they dampen shocks, especially torque shocks, as well as vibrations in the drive train.
Die Verbindungsflansche können jeweils einen Nabenbereich aufweisen, der sich zur drehfesten Verbindung mit der Antriebswelle bzw. mit der getriebenen Welle eignet. Der Nabenbereich kann an einem Innenumfang beispielsweise eine Innenverzah nung für eine formschlüssige Verbindung oder eine bearbeitete zylindrische Fläche für eine Pressverbindung mit der zu verbindenden Welle aufweisen. Ausgehend von dem Nabenbereich eines Verbindungsflansches können sich mehrere Befestigungs abschnitte in radialer Richtung erstrecken. So können sich beispielsweise mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Befestigungsarme von dem Nabenbereich ra dial nach außen erstrecken. In dem radial äußeren Bereich der Befestigungsarme können diese mittels der Befestigungsmittel mit dem zugeordneten elastischen Aus gleichselement verbunden sein. Die Nabenbereiche der beiden Verbindungsflansche können vorteilhaft radial innerhalb der elastischen Verbindungselemente angeordnet sein, wodurch sich eine in axialer Richtung kurze Bauform der Ausgleichskupplung ergibt. The connecting flanges can each have a hub area which is suitable for a non-rotatable connection to the drive shaft or to the driven shaft. On an inner circumference, the hub area can, for example, have an internal toothing for a form-fitting connection or a machined cylindrical surface for a press connection with the shaft to be connected. Starting from the hub area of a connecting flange, several fastening sections can extend in the radial direction. For example, several fastening arms evenly distributed over the circumference can extend outwardly from the hub area ra dial. In the radially outer region of the fastening arms, these can be connected to the associated elastic element by means of the fastening means. The hub areas of the two connecting flanges can advantageously be arranged radially within the elastic connecting elements, which results in a short design of the compensating coupling in the axial direction.
Im Folgenden wird die Erfindung und deren Vorteile anhand der in den anliegenden Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In the following, the invention and its advantages are explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the accompanying figures.
Dabei zeigen Show it
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausgleichskupplung in einer Seitenan sicht und Fig. 1 shows a compensating coupling according to the invention in a Seitenan view and
Fig. 2 das Mittelstück der Ausgleichskupplung aus der Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht. FIG. 2 shows the center piece of the compensating coupling from FIG. 1 in a perspective view.
Die in der Fig. 1 dargestellte Ausgleichskupplung 1 ist zum versatzausgleichenden Verbinden zweier Wellen in einem Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs vorgese hen. Sie kann dabei insbesondere im Kraftfluss zwischen einem Antriebsmotor und einem nachgelagerten Getriebe angeordnet werden. Die Ausgleichskupplung 1 soll dabei das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors auf ein Radsatzgetriebe eines Schienenfahrzeugs übertragen und gleichzeitig Verlagerungen ausgleichen. Verlage rungen können in Form von axialen, radialen und winkeligen Versätzen zwischen ei ner Antriebswelle und einer getriebenen Welle ausgleichen. Im vorliegenden Beispiel entspricht die Antriebswelle der Motorwelle des Antriebsmotors und die getriebene Welle entspricht der Getriebeeingangswelle eines Gangwechselgetriebes. Die Vers ätze können zumindest teilweise bereits im Stillstand vorliegen. Wesentliche Anteile der Versätze ergeben sich jedoch im Fährbetrieb, beispielsweise durch Schwingun gen im Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs. The compensating coupling 1 shown in Fig. 1 is hen vorgese for offset-compensating connection of two shafts in a drive train of a rail vehicle. In particular, it can be arranged in the power flow between a drive motor and a downstream transmission. The compensating clutch 1 is intended to transmit the drive torque of the drive motor to a wheel set of a rail vehicle and at the same time compensate for displacements. Displacements can compensate for axial, radial and angular misalignments between a drive shaft and a driven shaft. In the present example, the drive shaft corresponds to the motor shaft of the drive motor and the driven shaft corresponds to the transmission input shaft of a gear change transmission. The offsets can, at least in part, already be present at a standstill. However, significant proportions of the offsets arise in ferry operation, for example due to vibrations in the drive train of the rail vehicle.
Die Ausgleichskupplung 1 umfasst einen ersten Verbindungsflansch 2 zur Verbin dung mit der Antriebswelle und ein erstes elastisches Ausgleichselement 3, welches mittels Flanschverschraubungen 12 mit dem ersten Verbindungsflansch 2 verbunden ist. Die Ausgleichskupplung 1 umfasst ferner einen zweiten Verbindungsflansch 4 zur Verbindung mit einer getriebenen Welle und ein zweites elastisches Ausgleichsele ment 5, welches mittels weiterer Flanschverschraubungen 12 mit dem zweiten Ver bindungsflansch 4 verbunden ist. Jedes der beiden elastischen Ausgleichselemente 3 und 5 ist als eine fadenverstärkte Elastomerscheibe ausgeführt. The compensating coupling 1 comprises a first connecting flange 2 for connection to the drive shaft and a first elastic compensating element 3 which is connected to the first connecting flange 2 by means of flange screw connections 12. The compensating coupling 1 also includes a second connecting flange 4 for Connection to a driven shaft and a second elastic compensation element 5, which is connected to the second connecting flange 4 by means of further flange screw connections 12. Each of the two elastic compensating elements 3 and 5 is designed as a thread-reinforced elastomer disc.
Zwischen dem ersten elastischen Ausgleichselement 3 und dem zweiten elastischen Ausgleichselement 5 ist ein Mittelstück 6 angeordnet. Das Mittelstück 6 ist zweiteilig ausgeführt. Es umfasst ein erstes Mittelstückelement 7 und ein zweites Mittelstü ckelement 8. Die beiden Mittelstückelemente 7 und 8 sind mittels Mittelstückver schraubungen 13 miteinander verbunden. Die Mittelstückverschraubungen 13 umfas sen jeweils eine Schraube, die sich durch das jeweilige elastische Ausgleichselement 3 bzw. 5 und durch eine Durchgangsbohrung 14 in einem Mittelstückelement 8, 7 hindurch erstreckt und in einer Gewindebohrung 15 des anderen Mittelstückelements 7, 8 verschraubt ist. Auf diese Weise halten die Mittelstückverschraubungen 13 die beiden Mittelstücke 7 und 8 zusammen und verbinden diese gleichzeitig mit den bei den elastischen Ausgleichselementen 3 und 5. A center piece 6 is arranged between the first elastic compensating element 3 and the second elastic compensating element 5. The middle piece 6 is made in two parts. It comprises a first middle piece element 7 and a second middle piece element 8. The two middle piece elements 7 and 8 are connected to one another by means of middle piece screw connections 13. The center piece screw connections 13 each include a screw that extends through the respective elastic compensating element 3 or 5 and through a through hole 14 in a center piece element 8, 7 and is screwed into a threaded hole 15 of the other center piece element 7, 8. In this way, the center piece screw connections 13 hold the two center pieces 7 and 8 together and at the same time connect them to the elastic compensating elements 3 and 5.
Jeder Flanschverschraubung 12 liegt jeweils eine zugeordnete Mittelstückverschrau bung 13 in axialer Richtung gegenüber. Die axiale Richtung bezieht sich auf die Richtung der Rotationsachse 10. Die Rotationsachse 10 entspricht zumindest annä hernd der Rotationsachse des Mittelstücks 6 und der gesamten Ausgleichskupplung 1 im Betrieb. Aufgrund der eingangs beschriebenen Versätze zwischen der Antriebs welle und der getriebenen Welle wird das Mittelstück 6 im Betrieb jedoch eine Tau melbewegung ausführen, sodass nicht alle Bauteile der Ausgleichskupplung 1 exakt um die Rotationsachse 10 rotieren. Mit der beschriebenen Taumelbewegung des Mit telstücks 6 bewegen sich auch die Mittelstückverschraubungen 13, während sich die elastischen Ausgleichselemente 3 und 5 entsprechend verformen. Each flange screw 12 is an associated Mittelstückverschrau environment 13 opposite in the axial direction. The axial direction relates to the direction of the axis of rotation 10. The axis of rotation 10 corresponds at least approximately to the axis of rotation of the center piece 6 and the entire compensating coupling 1 during operation. Due to the initially described offsets between the drive shaft and the driven shaft, however, the center piece 6 will perform a tumbling movement during operation, so that not all components of the compensating coupling 1 rotate exactly about the axis of rotation 10. With the described wobbling movement of the middle piece 6 with the middle piece screw connections 13 move, while the elastic compensating elements 3 and 5 deform accordingly.
Das aus dem ersten Mittelstückelement 7und dem zweiten Mittelstückelement 8 zu sammengesetzte Mittelstück 6 ist separat in der Fig. 2 dargestellt. An dem ersten und an dem zweiten Mittelstückelement 7 und 8 sind jeweils mehrere Kraftangriffspunkte 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f zur Verbindung mit dem jeweils zugeordneten elastischen Aus gleichselement 3, 5 angeordnet. Als Kraftangriffspunkte 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f dienen bei diesem Ausführungsbeispiel Durchgangsbohrungen 14 und Gewindebohrungen 15, die in jedem Mittelstückelement 7 und 8 angeordnet sind. Die Kraftangriffspunkte 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f sind in Fig. 1 und Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber jeweils nur an dem ersten Mittelstückelement 7 eingezeichnet. Da die beiden Mittelstückele mente 7 und 8 in diesem Beispiel jedoch identisch ausgebildet sind, existieren glei che Kraftangriffspunkte auch an dem zweiten Mittelstückelement 8. The middle piece 6 composed of the first middle piece element 7 and the second middle piece element 8 is shown separately in FIG. A plurality of force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f are arranged on the first and second middle piece elements 7 and 8 for connection to the respectively assigned elastic element 3, 5. Serve as force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f in this embodiment, through bores 14 and threaded bores 15 which are arranged in each middle piece element 7 and 8. For the sake of clarity, the force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f are each shown only on the first center piece element 7 in FIGS. 1 and 2. Since the two middle piece elements 7 and 8 are identical in this example, the same force application points also exist on the second middle piece element 8.
Die Kraftangriffspunkte 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f sind alle mit dem gleichen radialen Ab stand zu der Rotationsachse 10 jedes Mittelstückelements 7, 8 angeordnet. In axialer Blickrichtung liegen die Kraftangriffspunkte 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f also alle auf einer gemeinsamen Kreislinie. Zwischen zwei benachbarten Kraftangriffspunkten 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f ist jeweils eine Rippe 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Höhe angeordnet. Die Rippen 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 ver laufen alle geradlinig von einem Kraftangriffspunkt 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f in Richtung eines benachbarten Kraftangriffspunktes. Die Höhe jeder Rippe 16, 17, 18, 19, 20,The force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f are all with the same radial distance from the axis of rotation 10 of each center piece element 7, 8 is arranged. In the axial direction of view, the force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f thus all lie on a common circular line. A rib 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 with a height extending in the axial direction is arranged between two adjacent force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f. The ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 ver all run in a straight line from a force application point 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f in the direction of an adjacent force application point. The height of each rib 16, 17, 18, 19, 20,
21 , 22 verändert sich von einem Kraftangriffspunkt 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f zu dem je weils benachbarten Kraftangriffspunkt 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f. 21, 22 changes from a force application point 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f to the respectively adjacent force application point 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f.
Von den als erste Kraftangriffspunkte 9a, 9c, 9e dienenden DurchgangsbohrungenOf the through bores serving as the first force application points 9a, 9c, 9e
14 hin zu den als zweite Kraftangriffspunkte 9b, 9d, 9f dienenden Gewindebohrungen14 to the threaded bores serving as second force application points 9b, 9d, 9f
15 nimmt die Höhe jeder Rippe 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 jeweils kontinuierlich ab.15, the height of each rib 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 decreases continuously.
Die Durchgangsbohrungen 14 und die Gewindebohrungen 15 sind in Umfangsrich tung abwechselnd angeordnet. Jede der Rippen 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 hat an dem jeweils zugeordneten ersten Kraftangriffspunkt 9a, 9c, 9e, also an der Durch gangsbohrung 14, ihre maximale Höhe und an dem jeweils zugeordneten zweiten Kraftangriffspunkt 9b, 9d, 9f, der Gewindebohrung, ihre minimale Höhe. The through bores 14 and the threaded bores 15 are arranged alternately in the circumferential direction. Each of the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 has its maximum height at the respectively assigned first force application point 9a, 9c, 9e, i.e. at the through hole 14, and at the respectively assigned second force application point 9b, 9d, 9f, the threaded hole, its minimum height.
Die Höhe einer Rippe 17 nimmt von einem Kraftangriffspunkt 9a hin zu dem in Um fangsrichtung benachbarten Kraftangriffspunkt 9b ab, während die Höhe einer be nachbarten Rippe 18 von dem benachbarten Kraftangriffspunkt 9b hin zu dem in Um fangsrichtung nächsten Kraftangriffspunkt 9c wieder zunimmt. Durch diese Anord nung und diesen Höhenverlauf der Rippen 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 ergeben sich Freiräume 11 im Bereich der Flanschverschraubungen 12. Diese Freiräume 11 sind erforderlich um dem Mittelstück 6 die oben beschriebenen Taumelbewegungen zu ermöglichen, ohne dass es zu Bauteilkollisionen kommt. Die beiden Mittelstückele mente 7 und 8 sind also so gestaltet, dass sie auf ihrer dem jeweils zugeordneten elastischen Ausgleichselement 3 bzw. 5 zugewandten Seite Freiräume 11 aufweisen, die für den Freigang der Sch rauben köpfe der Flanschverschraubungen 12 erforder lich sind. Die Rippen 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 füllen den Bauraum aus, der für die Freigängigkeit der Ausgleichskupplung 1 nicht erforderlich ist und erhöhen damit die Stabilität und die Drehmomentbelastbarkeit der Ausgleichskupplung 1. The height of a rib 17 decreases from a force application point 9a to the force application point 9b adjacent in the circumferential direction, while the height of an adjacent rib 18 increases again from the adjacent force application point 9b to the next force application point 9c in the circumferential direction. This arrangement and this height profile of the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 result in free spaces 11 in the area of the flange screw connections 12. These free spaces 11 are required to enable the center piece 6 to perform the wobbling movements described above without causing component collisions. The two Mittelstückele elements 7 and 8 are designed so that they have free spaces 11 on their respective associated elastic compensating element 3 or 5 side, which are required for the free movement of the screw heads of the flange screw connections 12. The ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 fill the installation space that is not required for the freedom of movement of the compensating coupling 1 and thus increase the stability and the torque capacity of the compensating coupling 1.
Das erste Mittelstückelement 7 und das zweite Mittelstückelement 8 sind so ausge führt und zusammengebaut, dass bei dem zusammengebauten Mittelstück 6 jeweils eine Rippe 17 des ersten Mittelstückelements 7 und eine Rippe 22 des zweiten Mit telstückelements 8 in einer gemeinsamen Ebene liegen. Dabei bleibt die Summe der Höhen der beiden in der gemeinsamen Ebene liegenden Rippen 17, 22 zwischen zwei benachbarten Kraftangriffspunkten 9c und 9d konstant. Somit ist die summierte Höhe der Rippen 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22 des ersten und des zweiten Mittelstü ckelements 7, 8 zwischen allen Kraftangriffspunkten 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f und über den ganzen Umfang des Mittelstücks 6 gleich groß. Es kann ein hohes maximales Drehmoment übertragen werden. The first middle piece element 7 and the second middle piece element 8 are executed and assembled in such a way that in the assembled middle piece 6 a rib 17 of the first middle piece element 7 and a rib 22 of the second middle piece element 8 lie in a common plane. The sum of the heights of the two ribs 17, 22 lying in the common plane between two adjacent force application points 9c and 9d remains constant. Thus, the total height of the ribs 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 of the first and second Mittelstü ckelement 7, 8 between all force application points 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f and over the entire circumference of the Center piece 6 of the same size. A high maximum torque can be transmitted.
Die Durchgangsbohrungen 14 weisen Formschlusselemente 23 in Form von Senkun gen am Bohrungsende auf. Im montierten Zustand der Ausgleichskupplung 1 greift jeweils das Ende einer Buchse des zugeordneten elastischen Ausgleichselementes 3, bzw. 5 in diese Senkungen ein, sodass ein Formschluss besteht. Über die Form schlusselemente 23 kann im Betrieb der wesentliche Anteil des Drehmoments über tragen werden. Ähnliche Formschlusselemente können auch zwischen den beiden Mittelstückelementen angeordnet sein, um ein hohes übertragbares Drehmoment zu gewährleisten. Bezuqszeichen The through bores 14 have form-fitting elements 23 in the form of Senkun gene at the end of the bore. In the assembled state of the compensating coupling 1, the end of a bushing of the associated elastic compensating element 3 or 5 engages in these depressions, so that there is a form fit. The form-fitting elements 23 can be used to carry the major portion of the torque over during operation. Similar form-fit elements can also be arranged between the two middle piece elements in order to ensure a high transmittable torque. Reference symbol
Ausgleichskupplung erster Verbindungsflansch erstes elastisches Ausgleichselement zweiter Verbindungsflansch zweites elastisches AusgleichselementCompensating coupling, first connecting flange, first elastic compensating element, second connecting flange, second elastic compensating element
Mittelstück erstes Mittelstückelement zweites Mittelstückelement a - 9f Kraftangriffspunkte 0 Rotationsachse 1 Freiraum 2 Flanschverschraubung 3 Mittelstückverschraubung 4 Durchgangsbohrung 5 Gewindebohrung 6 Rippe 7 Rippe 8 Rippe 9 Rippe 0 Rippe 1 Rippe 2 Rippe 3 Formschlusselement Middle piece first middle piece element second middle piece element a - 9f force application points 0 rotation axis 1 free space 2 flange screw connection 3 center piece screw connection 4 through hole 5 threaded hole 6 rib 7 rib 8 rib 9 rib 0 rib 1 rib 2 rib 3 form-fitting element

Claims

Patentansprüche Claims
1 . Ausgleichskupplung (1 ) zum versatzausgleichenden Verbinden zweier Wellen, ins besondere für den Einsatz in einem Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs, mit einem ersten Verbindungsflansch (2) zur Verbindung mit einer Antriebswelle, mit zumindest einem ersten elastischen Ausgleichselement (3), das mit dem ersten Verbindungsflansch (2) verbunden ist, mit einem zweiten Verbindungsflansch (4) zur Verbindung mit einer getriebenen Welle, mit zumindest einem zweiten elastischen Ausgleichselement (5), das mit dem zwei ten Verbindungsflansch (4) verbunden ist, und mit einem Mittelstück (6), welches zwischen dem ersten und dem zweiten elastischen Ausgleichselement (3, 5) angeordnet ist, wobei das Mittelstück (6) zumindest ein erstes Mittelstückelement (7) und ein zweites Mittelstückelement (8) aufweist, die trennbar miteinander verbunden sind, und wobei an dem ersten Mittelstückelement (7) und an dem zweiten Mittelstückele ment (8) jeweils mehrere Kraftangriffspunkte (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) zur Verbindung mit dem jeweils zugeordneten elastischen Ausgleichselement (3, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Kraftangriffs punkten (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) eine Rippe (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Höhe angeordnet ist. 1 . Compensating coupling (1) for the offset-compensating connection of two shafts, in particular for use in a drive train of a rail vehicle, with a first connecting flange (2) for connecting to a drive shaft, with at least one first elastic compensating element (3) which is connected to the first connecting flange ( 2) is connected, with a second connecting flange (4) for connection to a driven shaft, with at least one second elastic compensating element (5), which is connected to the second connecting flange (4), and with a middle piece (6), which is arranged between the first and the second elastic compensating element (3, 5), the middle piece (6) having at least a first middle piece element (7) and a second middle piece element (8) which are separably connected to one another, and wherein on the first middle piece element (7) and on the second Mittelstückele element (8) each have several force application points (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) z are arranged for connection to the respectively assigned elastic compensating element (3, 5), characterized in that a rib (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) is arranged with a height extending in the axial direction.
2. Ausgleichskupplung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rip pen (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) des ersten Mittelstückelements (7) und des zweiten Mittelstückelements (8) so gestaltet sind, dass sie auf ihrer dem jeweils zugeordne ten elastischen Ausgleichselement (3, 5) zugewandten Seite Freiräume (11) aufwei sen, die im Betrieb für Bewegungen des Mittelstücks (6) erforderlich sind, welche durch den Versatzausgleich verursacht werden. 2. Compensating coupling (1) according to claim 1, characterized in that the Rip pen (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) of the first center piece element (7) and the second center piece element (8) are designed so that they aufwei sen on their respective assigned elastic compensating element (3, 5) facing side free spaces (11) that are required during operation for movements of the center piece (6) which are caused by the offset compensation.
3. Ausgleichskupplung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) geradlinig von einem Kraftangriffspunkt (9a,3. Compensating coupling (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the ribs (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) straight from a force application point (9a,
9b, 9c, 9d, 9e, 9f) in Richtung eines jeweils benachbarten Kraftangriffspunktes (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) verlaufen. 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) run in the direction of an adjacent force application point (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f).
4. Ausgleichskupplung (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Höhe jeder Rippe (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) von einem Kraftangriffspunkt (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) hin zu einem benachbarten Kraftangriffspunkt (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) verändert. 4. Compensating coupling (1) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the height of each rib (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) from a force application point (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) changed to an adjacent force application point (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f).
5. Ausgleichskupplung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe einer Rippe (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) von einem Kraftangriffspunkt (9a) hin zu dem in Umfangsrichtung benachbarten Kraftangriffspunkt (9b) abnimmt, und dass die Höhe von einer benachbarten Rippe (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) von dem benachbar ten Kraftangriffspunkt (9b) zu dem nächsten Kraftangriffspunkt (9c) wieder zunimmt. 5. Compensating coupling (1) according to claim 4, characterized in that the height of a rib (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) decreases from a force application point (9a) to the force application point (9b) adjacent in the circumferential direction , and that the height of an adjacent rib (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) increases again from the adjacent force application point (9b) to the next force application point (9c).
6. Ausgleichskupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kraftangriffspunkte (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) jedes Mittelstü ckelements jeweils in Umfangsrichtung abwechselnd Durchgangsbohrungen (14) und Gewindebohrungen (15) aufweisen. 6. Compensating coupling (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the force application points (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) of each Mittelstü ckelements in the circumferential direction alternating through bores (14) and threaded bores (15).
7. Ausgleichskupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der radiale Abstand aller Kraftangriffspunkte (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) zu einer Rotationsachse (10) des Mittelstücks (6) gleich groß ist. 7. Compensating coupling (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the radial distance between all force application points (9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f) to an axis of rotation (10) of the central piece (6) is the same.
8. Ausgleichskupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Mittelstückelement (7) und das zweite Mittelstückele ment (8) so ausgeführt und zusammengebaut sind, dass bei dem zusammengebau ten Mittelstück (6) jeweils eine Rippe (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22) des ersten und des zweiten Mittelstückelements (7, 8) in einer gemeinsamen Ebene liegen. 8. Compensating coupling (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first middle piece element (7) and the second middle piece element (8) are designed and assembled so that in the assembled middle piece (6) each have a rib ( 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) of the first and second middle piece elements (7, 8) lie in a common plane.
9. Ausgleichskupplung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Höhen der beiden in der gemeinsamen Ebene liegenden Rippen (17, 22) zwischen zwei benachbarten Kraftangriffspunkten (9a, 9b) zumindest annähernd konstant bleibt. 9. Compensating coupling (1) according to claim 8, characterized in that the sum of the heights of the two ribs (17, 22) lying in the common plane between two adjacent force application points (9a, 9b) remains at least approximately constant.
10. Ausgleichskupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Mittelstückelement (7) und das zweite Mittelstückele ment (8) identisch ausgebildet sind. 10. Compensating coupling (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first middle piece element (7) and the second middle piece element (8) are of identical design.
11 . Ausgleichskupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass jedes elastische Ausgleichselement (3, 5) als eine Elastomer scheibe mit eingebetteten Fadenpaketen ausgeführt ist. 11. Compensating coupling (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each elastic compensating element (3, 5) is designed as an elastomer disk with embedded thread packages.
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